TVS的原理及选型

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案例描述

TVS管的功能与作用：

TVS选型注意事项：

高速TVS管选型

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最近项目中遇到TVS管选型错误的问题。在此对TVS的功能及选型做一个分享。

案例描述

项目中保护指标应为4-14V，而选型的TVS管位SMJ40CA，其保护电压为40V未起到保护作用。（其实不能靠TVS防止过压，真正的还是设计过压保护电路）

TVS管的功能与作用：

与稳压二极管又有什么区别。稳压二极管是一种利用PN结处于反向击穿电压基本保持不变，但是电流可以在一定范围值内变化，稳压二极管在反向击穿电压前具有高阻态，超过这个临界点就处于低阻态。稳压二极管广泛应用于各类稳压电路、电压基准元器件等场合，它可以串联使用，这样可以获得更高的稳压值。

TVS管是一种瞬态抑制二极管，是一种具有浪涌吸收能力的半导体器件，它的响应时间极快，达到亚纳秒级，因此一旦电路收到瞬间高能量冲击时候它能够把这股能量抑制下来，通过吸收来自电路的瞬间大电流、高电压钳位，最终的结果的是保护后面的设备或者电路。

TVS二极管有单向和双向之分，单向多用于直流电路，双向多用于交流电路，在电路当中与被保护线路并联，一旦瞬时电压超过电路正常工作电压后，TVS二极管便发生雪崩效应，提供给瞬时电流一个超低电阻通路，从而使得被保护器件或设备避免受到损毁。因此这种TVS二极管非常适用于对ESD敏感的电路以及过压电路。单向TVS管接入电路时候极性要与电源输入极性相反，这样电路才能起作用。

从介绍来看，并不是作为过压保护器件，更多的是浪涌或者静电。

对于TVS二极管，它讲究的是瞬时脉冲功率，这个功率值很高，能达到上千瓦，只是这个时间值维持很小

TVS选型注意事项：

TVS管的主要参数如下

TVS是用来防护浪涌电流的，如果知道要防护的最大电流Ipp最好。 首先确定TVS的Ipp。

• 最大脉冲峰值电流Ipp TVS可以承受的最大脉冲峰值电流。图中的SMDJ40A最大Ipp为46.5A。（注意是峰值）

确定待防护电路的直流电压或持续工作电压。如果是交流电，应计算出最大值，即用有效值*1.414

本案例中，最大14V,选型Vr为14V，要求Vrwm要大于工作电压，否则工作电压大于Vrwm会导致TVS反向漏电流增大，接近导通，或者雪崩击穿，影响正常电路工作。

所选TVS的最大箝位电压Vc不能大于被防护电路可以承受的最大电压。否则，当TVS钳在Vc时会对电路造成损坏

• 最大钳位电压Vc（残压），Clamping Voltage - Peak voltage measured across the suppressor at a specified Ippm (peak impulse current)

VBR—是TVS最小的雪崩电压。25℃时，在这个电压之前，保护TVS是不导通的。当TVS 流过规定的1mA电流IR时，加于TVS两极间的电压为其最小击穿电压VBR。

高速TVS管选型

给推荐两款高速TVS管：

• TI的TPD4E02B04，结电容为0.27pF;
• WILLSEMI的ESD73034D，结电容为0.2pF。